JP2020110949A - 画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
第1画像形成工程は、活性線重合性化合物、ゲル化剤、および酸化チタンを含有するインクジェット用の活性線硬化型白色インクを、インクジェットヘッドのノズルから吐出して、記録媒体上に付着させて、白色画像を形成する工程である。
第1画像形成工程で使用する活性線硬化型白色インクは、顔料として酸化チタン、活性線重合性化合物、ゲル化剤を含む活性線硬化型白色インク(以下、単に「白色インク」ともいう)である。また、白色インクは、重合開始剤、界面活性剤および重合禁止剤を含んでもよい。以下、各成分の詳細な説明を通じて本発明に係る白色インクについて説明を行う。
本発明の白色インクには、顔料として酸化チタンが含まれる。本発明の白色インクは、上記酸化チタンを、上記白色インクの全質量に対して、5質量%以上30質量%以下の含有量で含むことが好ましく、8質量%以上20質量%以下の含有量で含むことがより好ましく、5質量%以上15質量%以下の含有量で含むことがより好ましい。
上記白色インクには、活性線重合性化合物が含まれる。活性線重合性化合物は、活性線の照射により架橋または重合する化合物である。活性線の例には、電子線、紫外線、α線、γ線およびエックス線などが含まれる。上記活性線の中では、紫外線または電子線が好ましい。
上記白色インクは、必要に応じて重合開始剤をさらに含んでもよい。
上記白色インクは、ゲル化剤を含有する。ゲル化剤は、常温では固体であるが、加熱すると液体となることにより、上記白色インクを温度変化に応じてゾルゲル相変移させることができる有機物である。
一般式(G2):R3−COO−R4
上記一般式(G1)又は(G2)において、R1〜R4は、それぞれ独立に、炭素数が9以上25以下である直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素基を表す。炭化水素基は、アルキル基であることが好ましい。
上記白色インクは結晶造核剤を含んでもよい。
上記白色インクは結晶成長阻害剤を含んでもよい。
上記白色インクは、重合禁止剤を含有してもよい。
上記白色インクには、必要に応じて他の成分がさらに含まれていてもよい。他の成分は、各種添加剤や他の樹脂等であってよい。添加剤の例には、界面活性剤、レベリング添加剤、マット剤、赤外線吸収剤、抗菌剤、インクの保存安定性を高めるための塩基性化合物等も含まれる。塩基性化合物の例には、塩基性アルカリ金属化合物、塩基性アルカリ土類金属化合物、アミンなどの塩基性有機化合物などが含まれる。他の樹脂の例には、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、およびゴム系樹脂等の硬化膜の物性を調整するための樹脂などが含まれる。
上述したように、上記白色インクは、ゲル化剤を含む。そのため、上記白色インクは、温度により可逆的にゾルゲル相転移することができる。一般に、ゾルゲル相転移型の活性線硬化型インクは、高温(例えば80℃程度)ではゾルであるため、インクジェットヘッドから吐出することができるが、記録媒体に付着した後、自然冷却されてゲル化する。これにより、隣り合うドット同士の合一を抑制し、画質を高めることができる。
上記白色インクは、前述の酸化チタン、活性線重合性化合物、ゲル化剤、およびその他各成分と、を加熱下において混合することにより調製されうる。また、得られた混合液を所定のフィルターで濾過することが好ましい。このとき、上記白色顔料および界面活性剤を含む分散液をあらかじめ調製しておき、これに残りの成分を添加して加熱しながら混合してもよい。
本発明に係る第1画像形成工程は、上記白色インクを、インクジェットヘッドのノズルから吐出して、記録媒体の表面に付着させる工程である。以下、第1画像形成工程を説明する。
本発明に係る第1露光工程は、第1画像形成工程の後に行われる。第1露光工程は、記録媒体の第1画像形成面側(記録媒体の表面側)に付着している上記白色インクに活性線を照射して、上記記録媒体の第1画像形成面側に付着している上記白色インクを硬化させて、白色硬化膜を形成する工程である。
上記記録媒体の表面に付着している上記白色インクに照射する活性線は、紫外線LEDからの紫外線であることが好ましい。一般的な紫外線の光源として、メタルハライドランプが挙げられるが、紫外線LEDを光源とすることで、光源の輻射熱によってインクが溶ける、すなわち、インクの硬化膜表面に硬化不良が生じることを抑制できる。また、400nm以下の波長領域では、波長が短くなるほど酸化チタンによる吸収が大きくなる。したがって、インクを適切に硬化させる観点からは、紫外線LEDのピーク波長は、385〜400nmの範囲内が好ましい。紫外線LEDを有する光源の例には、PhpseonTechnology社製の水冷式の紫外線照射ユニット(ピーク波長:395nm)が含まれる。
本発明の画像形成方法は、上記の第1露光工程と、後述する第2画像形成工程との間において、白色硬化膜を平滑化する工程(以下、単に平滑化工程ともいう)を有していてもよい。
本発明に係る第2画像形成工程は、第1露光工程の後に行われる。第2画像形成工程では、活性線重合性化合物を含有するインクジェット用の活性線硬化型インクを、インクジェットヘッドのノズルから吐出して、記録媒体の表面に形成された上記白色硬化膜上に付着させて、画像を形成する工程である。第2画像形成工程で使用する上記第2インクは、画像形成を容易にさせる観点から、第1画像形成工程で使用する上記白色インクと同様にインクジェットによって吐出可能なインクであることが好ましい。
第2画像形成工程で使用する活性線硬化型インクは、活性線重合性化合物を含む活性線硬化型インクである。また、第2インクは、色材、重合開始剤、ゲル化剤、界面活性剤および重合禁止剤を含んでもよい。以下、各成分の詳細な説明を通じて本発明に係る白色インクについて説明を行う。
上記第2インクには、色材が含まれることが好ましい。上記色材には、顔料および染料が含まれる。上記第2インクの分散安定性をより高め、かつ耐候性が高い画像を形成する観点からは、色材は顔料であることが好ましい。
上記第2インクは、上記第1画像形成工程で使用する白色インクと同様に、活性線重合性化合物を含む。第2画像形成工程で使用できる活性線重合性化合物は、上記第1画像形成工程で使用する白色インクに含有できる活性線重合性化合物の例に示される化合物と同様の化合物を使用することができる。
上記第2画像形成工程で第2インクに含むことができる重合開始剤は、上記第1画像形成工程で使用する白色インクに含むことができる重合開始剤の例に示される化合物と同様の化合物を使用することができる。
上記第2インクには、ゲル化剤が含まれてもよい。上記第2画像形成工程で使用できるゲル化剤は、上記第1画像形成工程で使用する白色インクに含有できるゲル化剤の例に示される化合物と同様の化合物を使用することができる。
上記第2画像形成工程で使用する、上記第2インクは、重合禁止剤を含有してもよい。上記第2画像形成工程で使用できる重合禁止剤は、上記第1画像形成工程で使用する白色インクに含有できる重合禁止剤の例に示される化合物と同様の化合物を使用することができる。
上記第2インクは、前述の活性線重合性化合物と、任意の各成分とを、加熱下において混合することにより調製されうる。得られた混合液を所定のフィルターで濾過することが好ましい。第2インクが顔料を含むときは、上記顔料および分散剤を含む分散液をあらかじめ調製しておき、これに残りの成分を添加して加熱しながら混合してもよい。
上記第2インクの粘度は、記録媒体に上記第2インクを付着させるときの記録媒体の温度において1×100〜1×103Pa・sの範囲内であることが好ましい。上記第2インクの粘度を1×100Pa・s以上とすることで、記録媒体に付着した後に隣り合う液滴の合一を抑制することができる。また、上記第2インクの粘度を1×103Pa・s以下とすることで、液滴が基材に適度に濡れ広がり、スジ感のない高精細な画像を得ることができる。上記第2インクの粘度は、レオメータにより測定されうる。レオメータは、AntonPaar社製のストレス制御型レオメータ(PhyMCRシリーズ)を用いることができる。コーンプレートの直径は75mm、コーン角は1.0°とすることができる。
第2画像形成工程では、第1画像形成工程、第1露光工程を経て、記録媒体上に形成された上記白色硬化膜上に、上記第2インクをインクジェット方式で付着させて、画像を形成する。このとき、上記第2インクは、上記白色インクが硬化してなる白色硬化膜の一部または全部を覆うように、上記白色硬化膜上に上塗りされる。
第2露光工程は、第2画像形成工程の後に行われる。上記第2露光工程では、たとえば、記録媒体の画像形成面側に形成された上記白色硬化膜上に付着している未反応の上記第2インクに波長350〜410nmの範囲内の光を含む活性線を照射して、上記白色硬化膜上の第2インクを硬化させる。
図1は、本発明の実施形態に係るインクジェット用の画像形成装置100(以下、単に「画像形成装置」ともいう)の例示的な構成を示す模式図である。図1に示されるように、画像形成装置100は、白色インク用のインクジェットヘッド110a、第2インク用のインクジェットヘッド110b(以下、単に「インクジェットヘッド110a、110b」ともいう)、搬送路120、白色インクに活性線を照射する活性線照射部130a、第2インクに活性線を照射する活性線照射部130b(以下、単に「活性線照射部130a、130b」ともいう)、温度制御部140および白色インクに活性線を照射中の酸素濃度を調整するための酸素濃度調整部150a、第2インクに活性線を照射中の酸素濃度を調整するための酸素濃度調整部150b(以下、単に「酸素濃度調整部150a、150b」ともいう)を有する。なお、図1において、矢印Aは記録媒体160の搬送方向を示す。インクジェットヘッド110a、酸素濃度調整部150a、活性線照射部130a、インクジェットヘッド110b、酸素濃度調整部150b、および活性線照射部130bは、記録媒体の搬送方向上流側から下流側にかけて搬送路120に接してこの順に配置されている。
(マゼンタ顔料分散液)
12質量部のBASF社製、EFKA7701(顔料分散剤)と、62質量部の新中村化学社製、DPGDA(光重合性化合物:ジプロピレングリコールジアクリレート)とをステンレスビーカーに入れ、加熱撹拌した。得られた溶液を冷却後、26質量部のBASF社製、CINQUASIA MAGENTA RT−355D(顔料)を加えて、直径0.5mmのジルコニアビーズとともにガラス瓶にいれて密栓し分散処理した。その後、ジルコニアビーズを除去して、マゼンタの顔料分散液Mを調製した。
18質量部のBASF社製、EFKA7701(顔料分散剤)と、47質量部の新中村化学社製、DPGDA(光重合性化合物:ジプロピレングリコールジアクリレート)とをステンレスビーカーに入れ、加熱撹拌した。得られた溶液を冷却後、35質量部の堺化学工業社製、TCR−52(顔料、酸化チタン)を加えて、直径0.5mmのジルコニアビーズとともにガラス瓶にいれて密栓し分散処理した。その後、ジルコニアビーズを除去して、白の顔料分散液Wを調製した。
(活性線硬化型インクジェットインクM1)
21.0質量部の上記調製した顔料分散液Mと、25.0質量部の2PO−NPGDA(PO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート)、30.5質量部のDPGDA(ジプロピレングリコールジアクリレート)、13.0質量部の3EO−TMPTA(3EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート)、7.0質量部のBASF社製、DAROCURE TPO(光重合開始剤)と、0.2質量部のBASF社製、Irgastab UV10(重合禁止剤)と、1.5質量部の日油社製WE−11(ゲル化剤、ステアリン酸ベヘニル)と、1.7質量部の日油社製ユニスターM−9796(ゲル化剤、ステアリン酸ステアリル)を混合して、80℃で撹拌した。得られた溶液をADVATEC社製テフロン(登録商標)3μmメンブランフィルターでろ過してインクM1を調製した。
DPGDA(ジプロピレングリコールジアクリレート)を33.8質量部として、日油社製WE−11(ゲル化剤、ステアリン酸ベヘニル)と日油社製ユニスターM−9796(ゲル化剤、ステアリン酸ステアリル)を含まないようにした以外は、上記の活性線硬化型インクジェットインクM1と同様にして、活性線硬化型インクジェットインクM2を調製した。
28.0質量部の上記調製した顔料分散液Wと、24.0質量部の2PO−NPGDA(PO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート)、23.9質量部のDPGDA(ジプロピレングリコールジアクリレート)、15.0質量部の3EO−TMPTA(3EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート)、7.0質量部のBASF社製、DAROCURE TPO(光重合開始剤)と、0.2質量部のBASF社製、Irgastab UV10(重合禁止剤)と、1.2質量部の日油社製WE−11(ゲル化剤、ステアリン酸ベヘニル)と、0.7質量部の日油社製ユニスターM−9796(ゲル化剤、ステアリン酸ステアリル)を混合して、80℃で撹拌した。得られた溶液をADVATEC社製テフロン(登録商標)3μmメンブランフィルターでろ過してインクW1を調製した。
インクジェットインクの組成を表2、3に示すようにした以外は、インクW1と同様にしてインクW2〜W10を調製した。
上記のようにして調製したインクを、ピエゾ型インクジェットノズルを備えたインクジェットヘッド(ノズル径20μm、ノズル数512ノズル(256ノズル×2列)、千鳥配列、一列のノズルピッチ360dpi)を有するライン方式の画像形成装置(図1参照)に装填した。インクジェットヘッドの温度は80℃に設定した。記録媒体の温度は30℃〜55℃の範囲に調節した。また、インク組成物を、一滴の液滴量が2.5plとなる吐出条件で、液滴速度約6m/sで出射させて1440dpi×1440dpiの解像度で記録した。記録速度は500mm/sとした。画像形成は、23℃、55RHの環境下で行った。
A4サイズのアルミ蒸着紙(ハイピカ#75F 特種東海ホールディングス社製)の上に、白色インクW1〜W10のいずれかを用いて5×5cmのサイズの100%白色ベタ画像を形成した。次いで、形成した白色画像に、紫外線照射ユニット(Phoseon Technology社製LEDランプ)を用いて300mJ/cm2の光量で露光した。
A4サイズのアルミ蒸着紙(ハイピカ#75F 特種東海ホールディングス社製)の上に、白色インクW7を用いて5×5cmのサイズの100%白色ベタ画像を形成した。次に、インクジェットヘッドと光源との間にガス供給ノズルを設置した画像形成装置を用いて酸素濃度を調整しながら白色硬化膜を形成した。具体的には、ガス供給ノズルに窒素ガス発生装置(コフロック株式会社製、N2 IMPACT)を0.5MPa・sの圧力で接続し、窒素(N2)ガスをフローさせ、紫外線照射ユニット(Phoseon Technology社製LEDランプ)を用いて300mJ/cm2の光量で露光することで白色硬化膜を形成した。尚、このとき画像近傍の酸素濃度を測定したところ酸素濃度は9体積%であった(実施例7)。
A4サイズのアルミ蒸着紙(ハイピカ#75F 特種東海ホールディングス社製)の上に、白色インクW7を用いて5×5cmのサイズの100%白色ベタ画像を形成した。次いで、形成した白色画像に、紫外線照射ユニット(Phoseon Technology社製LEDランプ)を用いて300mJ/cm2の光量で露光した。この硬化した白色画像に対して、ステンレス製の圧延ローラーを用い50kPaで押圧処理を施した(実施例8)。
ここで、白色硬化膜の表面の算術平均高さSa(面表面粗さ)の測定は、KEYENCE社製レーザー顕微鏡VK−X250にて、対物レンズ150倍で観察をし、各ドット中心部の20μm×20μmの範囲内で、基準長20μmの範囲を設定し、算術平均高さSa(面表面粗さ)を測定した。なお、高さデータは、Saを算出する前にローパスフィルター(S−フィルター)およびハイパスフィルター(L−フィルター)によってノイズおよび基材のうねり、ドットそのものの形状に起因する凹凸などを補正した。
先に印字した白画像の上に、マゼンタインクM1を用いて、同じく5×5cmのサイズの100%マゼンタベタ画像を形成した。次いで、形成したマゼンタ画像に、紫外線照射ユニット(Phoseon Technology社製LEDランプ)を用いて500mJ/cm2の光量で露光した。
形成された画像に対して、ニチバン社製セロテープ(登録商標)CT−15Mを貼り、200gの錘で押圧したのちテープをはがした。テープ剥離の前後の濃度差(L*値)をコニカミノルタ社製濃度計FD−7により測定した。
白インクの硬化膜上に印字された色インクの単一のドットをKEYENCE性社製デジタルレーザー顕微鏡VK−X250にて、対物レンズ10倍で観察をし、ドット20個分の直径を測定し平均値を得た。
110a、110b インクジェットヘッド
120 搬送路
130a、130b 活性線照射部
140 温度制御部
150a、150b 酸素濃度調整部
151a、151b 排気管
152a、152b 供給管
160 記録媒体
170a、170b ヘッドキャリッジ
180a、180b インク流路
190a、190b インクタンク
Claims (10)
- 活性線重合性化合物、ゲル化剤、および酸化チタンを含有するインクジェット用の活性線硬化型白色インクを、インクジェットヘッドのノズルから吐出して、記録媒体の表面に付着させる第1画像形成工程と、
前記記録媒体の表面に付着させた前記インクジェット用の活性線硬化型白色インクに、活性線を照射して、前記インクジェット用の活性線硬化型白色インクを硬化させる第1露光工程と、
活性線重合性化合物を含有するインクジェット用の活性線硬化型インクを、インクジェットヘッドのノズルから吐出して、前記インクジェット用の活性線硬化型白色インクが硬化してなる白色硬化膜の表面に付着させる第2画像形成工程と、
前記白色硬化膜の表面に付着させた前記インクジェット用の活性線硬化型インクに、活性線を照射して、前記インクジェット用の活性線硬化型インクを硬化させる第2露光工程と、
を有し、
前記インクジェット用の活性線硬化型インクが着弾する前記白色硬化膜の表面の算術平均高さSaが0.05μm以上0.30μm以下である、画像形成方法。 - 前記インクジェット用の活性線硬化型インクが着弾する前記白色硬化膜の表面の算術平均高さSaが0.05μm以上0.20μm以下である、請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記ゲル化剤は、下記一般式(G1)または(G2)で表される化合物を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の画像形成方法。
一般式(G1)
R1−CO−R2(R1およびR2は、それぞれ独立に、炭素数が9以上25以下である直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基)
一般式(G2)
R3−COO−R4(R3およびR4は、それぞれ独立に、炭素数が9以上25以下である直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基) - 前記ゲル化剤の含有量は、前記インクジェット用の活性線硬化型白色インクの全質量に対して0.3質量%以上2.0質量%以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記活性線硬化型白色インクは結晶造核剤をさらに含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記活性線硬化型白色インクは結晶成長阻害剤をさらに含有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記インクジェット用の活性線硬化型白色インクを硬化させる前記第1露光工程は、15体積%以下の酸素濃度下で行われる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記第1露光工程と、前記第2画像形成工程との間において、前記白色硬化膜を平滑化する工程を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記インクジェット用の活性線硬化型インクは、ゲル化剤を含有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 活性線重合性化合物を含有するインクジェット用の活性線硬化型インクを、インクジェットヘッドのノズルから吐出して、活性線硬化型白色インクが硬化してなる白色硬化膜の表面に付着させる工程と、
前記白色硬化膜の表面に付着させた前記インクジェット用の活性線硬化型インクに、活性線を照射して、前記インクジェット用の活性線硬化型インクを硬化させる工程と、
を有し、
前記インクジェット用の活性線硬化型インクが着弾する前記白色硬化膜の表面の算術平均高さSaが0.05μm以上0.30μm以下である、画像形成方法。
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